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DIY & Löten: Diese Platine verlötet ihre Bauteile selbst

SMD-Bauteile ohne Werkzeug verlöten – das klingt nach einem Aprilscherz, ist aber cleveres Design.

Artikel veröffentlicht am , Johannes Hiltscher
Nie wieder in der Pfanne löten: Mit eingebauter Heizung verflüssigt die Platine selbst das Lot. (Bild: Riley Porter, Flickr/CC-BY 2.0)

Bauteile zur Oberflächenmontage, sogenannte Surface Mount Devices (SMD), erfreuen sich im Hobbybereich nicht gerade großer Beliebtheit. Der Grund dafür ist, dass sie schwieriger zu verlöten sind als durchgesteckte Bauteile. Idealerweise verwendet man einen Heizofen, aber Elektroingenieur Carl Brugeja hatte eine bessere Idee: Die Platine selbst kann sich aufheizen und so die Komponenten verlöten (via Hackaday). Wie das geht, erklärt er in einem Youtube-Video.

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Um sich selbst erhitzen zu können, hat die Platine eine eingebaute Heizspirale. Die soll natürlich, nachdem sie die Komponenten verlötet hat, nicht ungenutzt bleiben. Daher hat Brugeja eine bereits vorhandene Kupferschicht umgebaut. Seine Idee: Er trennte die Masseebene, normalerweise eine große Kupferfläche, auf und verwandelte sie so in eine Heizspirale. Nach dem Verlöten werden ihre Enden kurzgeschlossen, die Spirale wird zur Massefläche. Die Kontakte zum Anschluss der Heizspannung werden einfach abgebrochen.

Als erstes Projekt baute Brugeja eine Platine, die den Strom durch die Heizspirale und damit die Temperatur steuert. So lässt sich sogar wie beim professionellen Reflow-Löten ein bestimmter Temperaturverlauf erreichen. Die erste Platine heizte Brugeja noch manuell, nachdem diese fertig war, fertigte er damit weitere Platinen. Das Design der Steuerplatine stellt er auf Github bereit.

Es gibt einige Herausforderungen

In der Theorie klingt die selbstverlötende Platine ziemlich einfach, in der Praxis sind allerdings einige Herausforderungen zu meistern. Für die Temperatursteuerung verwendet Brugeja eine vierlagige Platine, bei der auf den Außenseiten Signalleitungen verlaufen, die Ebenen für Versorgungsspannung und Masse befinden sich im Inneren.

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Einzelne Leiter müssen allerdings gelegentlich die Lage wechseln. Dazu werden Durchkontaktierungen eingefügt, sogenannte Vias. Und die stören die Heizspirale, sie muss überall gleich breit sein, um gleichmäßig warm zu werden. Also muss sie um die Vias herum verlegt werden. Kostenpflichtige Software, etwa Altium Designer, die Brugeja verwendet, kann dabei mit integrierten Werkzeugen unterstützen. Ob das bei der beliebten Open-Source-Software KiCAD ähnlich komfortabel funktioniert, können wir spontan nicht beantworten.

Dann darf die Platine auch nicht zu warm werden, ansonsten verflüssigt sich das Epoxidharz, das sie zusammenhält. Daher musste Brugeja ein teureres Platinenmaterial mit einer Glasübergangstemperatur von 170 °C und Lötpaste mit niedrigem Schmelzpunkt von 165 °C verwenden. Beides führt zu höheren Kosten. Fließen größere Ströme, kann zudem der aufgrund des Designs relativ hohe Widerstand der Massefläche zum Problem werden. Was zum Verlöten erforderlich ist, kann im normalen Betrieb unerwünscht sein.

Aber Brugeja zeigt: Die Herausforderungen lassen sich meistern. Und die Idee ist schlicht genial.